合成氨工艺简介

3、工艺流程图
气柜来半水煤气 气柜出口洗 气塔
前静电除焦
罗茨鼓风机
风机出口冷却塔
预脱硫塔
去压 缩一段 后 静电除焦
清洗塔
脱硫塔
贫液槽
贫液泵
富液泵 再生 槽
富液槽
三、变换
• 1、生产原理 • 一氧化碳与水蒸汽作用,生成二氧化碳和氢
气并放出热量。其反应如下: • CO + H2O （汽） → CO2 + H2 + Q • 该反应的特点是可逆、放热、反应前后气
电炉
二出
二入
二入
三入 二出
一入 变 换 炉 二入
一出 三出
一入
二入 淬 冷 器 二出
一出
变换气去变脱 变换气冷却 分离器
软水换热器
热水换热器
四、变换气脱硫
• 1、生产原理 • 将变换气中的硫化物（H2S）用碱液法气液相逆向接触
吸收，达到净化变换气的目的。净化后的变换气硫化物含 量在20mg/m3以下，吸收后碱液经氧化再生（催化剂作用 下），析出单质硫，碱液得到再生，循环使用，硫泡沫送 去硫回收岗位处理。 • 吸收反应：Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 • COS + 2Na2CO3 + H2O =Na2CO2S + 2NaHCO3 • Na2CO3 + CO2 + H2O = NaHCO3 • 再生反应：NaHS + 1/2O2 = NaOH+S↓ • NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O • 2Na2CO2S + O 2 = Na2CO3 + 2S↓
体体积不变，并且反应速度比 • 较慢，只有在催化剂的作用下才具有较快
的反应速度。
• 2、工艺流程
• 从压缩机二段总管来的半水煤气（≤40℃）进入变换系统，煤气从中部 进入油分滤器分离出大部分油、水、粉尘后从侧上部出来，然后从顶 部进入活性炭滤油器，煤气中剩余的油和水被吸油剂吸附，然后从下 侧部出来；除掉油水的煤气从下侧部进入饱和塔，在饱和塔煤气至下 而上经过规整填料与高温热水逆流接触，水经过传质传热以气态的形 式混合于煤气中，温度升高（约98℃）、提高饱和度的煤气从饱和塔 的顶部出来；从饱和塔出来的煤气添加一定量的蒸汽从热交预腐蚀器 的下侧部进入（约115℃），经过丝网除沫器，分离夹带的油水，煤气 走管内经过预热器（约130℃），汇集后进上换热器，走管内经过加热 器被加热顶部出来，煤气（约200℃）从电炉上侧部进入，从下侧部出 来，煤气从上部进入变换炉一段，经过催化剂床层发生变换反应；从 一段出来的高温（约390℃）变换气分两部分：一部分从热交预腐蚀器 上侧部进入加热器，走管间与管内煤气换热，从加热器下侧出来，进 入预热器上侧部，走管间与管内煤气换热，从下侧部出来；
• 硫化氢
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 硫醇
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 戊烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
•苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 甲苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 乙基苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 苯乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 水 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 强
• 2、工艺流程
• 3).HXBC-15B吸附剂（活性炭）
• 本装置所用活性炭是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发 达的专用活性炭。属于耐水型无极性吸附剂，对原料气中几乎所有的有机化 合物都有良好的亲和力。本装置所用活性炭规格为Φ1.5条状，装填于吸附塔 中部主要用于脱除各种烃类组分。
• 下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图
• （2）、固定层间歇法制半水煤气各工艺循环的作用 • 吹风：以空气为气化剂，空气自下而上通过燃料层，目的是通过C与
O2的化学反应，放出热量，并贮存于燃料层中，为制气阶段提供热量。 • 回收：吹风后期，空气自下而上，通过燃料层，氧气燃烧后，回收氮
气到气柜，控制H2/N2比。 • 上吹制气：以蒸汽（或配少量空气）为气化剂，自下而上通过燃料层，
一、造气
• 1、反应原理
• 在气化过程中各类气化剂与碳反应所起的化学反应，称为 一级反应，如：
• C+O2=CO2 C+2H2O=CO2+2H2
• 2C+ O2=2CO C+H2O=CO+H2
• 一级反应的生成物与碳、气化剂及生成物之间的化学反应 为二级反应，如：
• 2CO+O2→2CO2
C+2H2→ CH4
• 本装置一段采用18-3-10VPSA工艺流程，即：装置的18个吸附塔中有 3个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由 吸附、连续10次均压降压、顺放、逆放、抽真空、连续10次均压升压 和中间气最终生压等步骤组成。二段采用18-3-10VPSA工艺流程，即： 装置的18个吸附塔中有3个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其 吸附和再生工艺过程由吸附、连续10次均压降压、顺放、逆放、抽真 空、连续10次均压升压和中间气最终生压等步骤组成。
• 副线: 冷却塔出口管回罗茨鼓风机进口总管；
•
预脱硫塔出口管至主脱硫塔出口管；
• 2.脱硫液流程：脱硫液由贫液泵打入（预）脱硫 塔，与来自罗茨风机的半水煤气在填料层、喷淋 层逆流接触吸收H2S以后，出（预）脱硫塔的溶 液，进入1#2#富液槽由富液泵加压送入1#2#喷射 氧化再生槽，在此进行再生并浮选分离出硫泡沫。 再生后脱硫液，经液位调节器进入1#2#贫液槽， 再经贫液泵加压送（预）脱硫塔，溶液循环使用。 从再生槽环槽出来的硫泡沫，借位能自流进硫泡 沫槽，经泡沫泵送硫回收过滤机，过滤后清液直 接回收。另.脱硫液根据工艺要求可分开独立循环， 也可以通过联通伐整体循环。
• 3、工艺流程图
煤棒皮带输送机
空气
蒸汽
煤气发生炉
单行旋风除尘器
后工序 气柜
洗气塔
安全水封
下行除尘器
显热回收
总旋风除尘器
二、脱硫
• 1、生产原理 • 在碱性溶液中添加（催化剂）等组成脱硫液，
与需净化的半水煤气在脱硫塔内逆流接触，脱去 硫化氢（H2S)，吸收了硫化氢的脱硫液经氧化再 生槽与空气氧化作用，使脱硫液得到再生，并浮 选出单质硫。脱硫液循环使用。 • 吸收反应： • 碱性溶液吸收H2S生成HS-（脱硫塔内进行） • Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO3 • 再生反应： • NaHS+NaHCO3+O2→Na2CO3+S↓+ H2O
2、工艺流程
• 气体流程：经冷却器降温后的变换气进入脱硫塔 脱除H2S，经汽液分离器后，送往压缩机
• 液体流程：在脱硫塔内吸收H2S后的富液由系统 自身压力经减压后到闪蒸槽后再压到喷射再生槽 内，经喷射氧化再生后进入贫液槽，由贫液泵打 入脱硫塔进行脱除H2S后又进入闪蒸槽循环使用。
• 在再生槽内浮选出来的硫泡沫溢流到泡沫槽内， 经泡沫泵或空气加压打到半脱硫泡沫槽内，经过 滤机过滤后清液由配液泵打入再生槽内进行回收 再利用。
• CO+H2O→ CO2+H2
2CO+2H2→ CH4+CO2
• CO2+C→ 2CO
CO+3H2→ CH4+H2O
• CO2+CH4 → 2CO+2H2
2H2+O2→ 2H2O
• 2工艺流程
• （1）、烘干后的煤棒通过皮带输送机送往钢煤斗，经过 自动加焦机进入煤气炉。在吹风阶段，空气由炉底送入， 由炉顶出来的吹风气经单炉旋风除尘器，由烟囱放空或送 吹风气回收工段；回收阶段，吹风后期，空气由炉底送入， 由炉顶出来经单炉旋风除尘器、煤总旋风除尘器、显热回 收器、洗气塔、安全水封送到气柜；上吹制气阶段，水蒸 汽由炉底进入，与燃料反应生成的水煤气，从炉顶出来， 经单炉旋风除尘器、煤总旋风除尘器、显热回收器、洗气 塔、安全水封送气柜；下吹制气阶段，蒸汽由炉上部加入， 与燃料反应生成的水煤气自炉底出来，经过下行旋风除尘 器，煤总旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、安全水封到 气柜；二次上吹阶段的流程同上吹阶段相同。空气吹净阶 段的流程与回收阶段相同。灰渣落入炉底灰仓，定期排出 炉外。
3、工艺流程图
闪蒸槽
再生贫液槽
变脱泵
变换气 变换气冷却器
变换气脱硫塔
塔后分离器 去压缩三段
五、脱碳
• 1、生产原理
• 工业VPSA脱碳装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有： 活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分 布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不 同的吸附能力和吸附容量。
• 近路 A、一路油分滤器（DN400)；B、活性炭滤油器（DN400)；
• 副线 A、热交预腐蚀器中下部出来至热交预腐蚀器顶部出口管(煤气自 调DN200);B、变换炉一段出来至热交预腐蚀器下侧部出来（变换气
DN400);
3、流程图
压缩一段来气体 油分离器
二出
活性炭滤油器
一入
一出
饱和热水塔
一入 热交预腐蚀器 一出
• 2、工艺流程
• （1）.气体流程：来自气柜的半水煤气，经过气柜后洗气塔降温、 除尘，分二路进1#2#前静电除焦塔进口水封，再进入前静电除焦塔下 部，从下向上通过静电场，在此除去所含的粉尘、煤焦油等杂质，从 前静电除焦塔顶部出来进入前静电除焦塔出口水封，汇集总管，通过 风机进口水封进入罗茨鼓风机加压，加压后半水煤气温度约70℃，压 力约为49Kpa，先送入冷却塔下段，与来自冷却塔上段冷却水逆流接 触换热，被冷却至35℃以下，再送入预脱硫塔下部从下向上与塔顶喷 淋下来的脱硫液逆流接触脱除部分硫化氢后，从预脱硫塔上部出来进 入主脱硫塔下部，从下向上通过喷嘴层、填料层，并与塔顶喷淋下来 的脱硫液逆流接触脱除硫化氢，从主脱硫塔上部出来的硫化氢含量 80--150mg/Nm3的半水煤气进入清洗塔，用冷却水洗去其中夹带的雾 沫后，分二路进1#2#后静电除焦塔进口水封，从静电除焦塔顶部出来 进入出口水封，最后送往压缩工段。
合成氨工艺简介
• 合成氨的原料及简单流程：
• 合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于 空气，可以在制氢过程中直接加入空气， 氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业 上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气等燃 料与水蒸气作用的气化方法。
• 简单流程如图所示：
• 原料→造气→净化→合成
• 合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应 过程是整个工艺过程的核心。
• 本装置所用吸附剂的特性如下：
• 1).HXAL-01吸附剂（活性氧化铝）
• HXAL-01吸附剂对H2O均有很高的吸附能力，同时再生非常容易，并且该吸 附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附塔的底部脱除水分 和保护上层吸附剂。
• 2).HXSI-01吸附剂（硅胶）
• 本装置所用脱碳专用硅胶属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为 惰性，无毒、无腐蚀性.其中规格为Φ1-3球状的硅胶装于吸附塔中上部，用于 吸附CO2
燃料中的C与水蒸汽反应，生成半水煤气。这个过程加入空气并不单 纯为了提高温度，主要是为了配入适量N2，以满足原料气H2/N2比要 求，即所谓“上吹加氮”。 • 下吹制气：上吹制气后，蒸汽改变进入燃料层的方向，自上而下通过 燃料层生产水煤气，以保持气化层的位置和温度稳定在一定区域内。 • 二次上吹：下吹制气后，蒸汽改变方向，自下而上通过燃料层，即生 产水煤气，又能排净炉底残留的半水煤气，为空气通过燃料层创造安 全条件。 • 空气吹净：空气自下而上通过燃料层，生产空气煤气，将原来炉上部 残留的水煤气一并送入气柜。
• 组分
吸附能力
• 氦气
☆
弱
• 净化气
☆
• 氧气
☆☆
• 氩气
☆☆
• 氮气
☆☆☆
• 一氧化碳
☆☆☆
• 甲烷
☆☆☆☆
• 二氧化碳
☆☆☆☆☆☆
• 乙烷
☆☆☆☆☆☆
• 乙烯
☆☆☆☆☆☆☆
• 丙烷
☆☆☆☆☆☆☆
• 异丁烷
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 丙烯
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 戊烷
☆☆☆☆☆☆☆☆
• 丁烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆
• 一部分变换气走热副线（近路）与热交预腐蚀器出来的变换气会合，从 顶部进入淬冷过滤器上段，变换气在此经软水冷激、降温、增湿后从下 侧部出来（约200℃），然后进入变换炉二段继续变换反应（约290℃）， 二段出来的变换气从侧面进入淬冷过滤器下段，变换气在此再次经软水 冷激、降温、增湿后从下侧部出来（约200℃），然后进入变换炉三段 继续变换反应；三段出来的变换气（约230℃）从顶部进入热水加热器 （一水加），走管内与管间循环水换热而降温（约120℃），从底部出 来；从下侧部进入热水塔，经规整填料，与自上而下的热水接触，回收 变换气中的热量和水汽，然后上侧部出来（约95℃）；从顶部进入软水 加热器（二水加），走管内与管间的冷软水换热，从底部出来（约 74℃）；从顶部进入变换气冷却器冷却段降温，变换气走管内与管间的 冷却水换热而降温，从下侧部出来后；变换气从侧部进入变换气脱硫塔， 在塔内件层与脱硫液鼓泡接触脱除H2S,从脱硫塔顶部出来后，从中侧部 进入塔后分滤器，分滤夹带的脱硫液，从顶部出来去压缩三段和碳铵。